诱导多能干细胞 (iPSC) 是细胞治疗研究持续创新的源泉，有可能用于改善传统 CAR T 疗法的缺陷，解决高昂的成本问题。
图 | 杀伤性 T 细胞（绿色和红色）包围癌细胞（蓝色，中心）
CAR T 细胞疗法是治疗某些血癌的有效方法。在这种治疗过程中，患者的一些免疫细胞（T 细胞）被取出并重新编程以对抗癌症。T 细胞中添加了嵌合抗原受体 (CAR)，帮助它们识别并攻击患者的特定疾病。数百万个经过重新编程的 T 细胞被重新注入体内，帮助杀死癌细胞。
虽然 CAR T 细胞疗法对一些癌症患者来说是一种细胞疗法规则改变者，但该过程昂贵且漫长。制造重新编程的 T 细胞需要两到三周的时间，而且这个过程必须为每位患者重复多次。有时，从患者身上提取的 T 细胞会“耗尽”，或者无法增殖到足以形成治疗剂量的数量。
创建iPS细胞资源库
如果有效的癌症治疗方法变得更便宜、更容易生产会怎样？在《自然生物医学工程》杂志上的一项研究建立在这一愿景的基础上，通过使用诱导多能干细胞和广泛的基因编辑来改进医疗创新 CAR T 疗法。
使用健康的供体细胞创建诱导多能细胞库（iPS细胞）资源库，可以为数千万名患者提供 CAR T细胞疗法。
这种方法首先获取供体细胞并对其进行改造，以产生无限量的诱导多能干细胞 (iPS细胞)。人类 iPS细胞是通过将普通成人体细胞“回到过去”来创建可以生成任何体细胞的干细胞。在这种情况下，iPS细胞将分化为 T 细胞。基因编辑技术可用于将 CAR 添加到iPS细胞或 T 细胞中，以便iPS细胞产生的每个 T 细胞都携带它们。
在细胞实验室可以一次制造十亿个细胞，然后将它们冷冻储存起来，以备以后需要治疗时使用。这是一个可扩展的解决方案。
这种扩大细胞生产规模的一个挑战是，患者有可能会因 iPSC细胞产生的细胞而出现免疫排斥反应。科学家的目标是创建一个 iPS细胞资源库，称为 iPSC细胞单倍体库，在美国，该库将至少部分匹配大约 50% 的美国人口。随着技术的进步，他们计划向该iPS细胞库添加更多独特的 iPS细胞系，以匹配全国绝大多数人口。
近期的研究结果表明，实验性 CAR T 细胞（源自干细胞捐赠者而非患者）可用于有效治疗小鼠癌症模型。展望未来，iPS细胞库的临床转化可以降低成本、时间和劳动力障碍，而这些成果使得 CAR T 疗法得以更多的普及。
iPS 细胞成为治疗癌症等疾病的新方法
从患者的血液中收集足够的功能性 T 细胞可能很困难，而且为每个患者生产 CAR T 细胞既昂贵又耗时，而患者可能没有这样的时间。
科学家利用诱导多能干细胞 (iPS 细胞)制造可以大规模生产的通用 CAR T 细胞，用于数个患者。
研究证明，通用 iPS 细胞不仅可以更有效地转化为 CAR T 细胞，而且可以更有效地创建增强型 CAR T 细胞，它更忠实地类似于我们目前使用的金标准临床级细胞。
当iPS细胞衍生的T细胞进一步转化为CAR T细胞时，它们表现出的抗肿瘤活性与目前用于临床治疗的方法衍生的CAR T细胞相当。
经过多年的努力，iPS 细胞似乎终于产生了治疗癌症等疾病的新方法。
该手术可以实现长期以来寻求的症状减轻甚至缓解，但这种成功的代价很高，每次输注高达 475,000 美元（约340万人民币），具体取决于产品。这个价格考虑了对每个患者的细胞进行基因改造以进行治疗所需的所有时间和劳动力。
理论上，现成的 CAR T 产品更容易大规模生产；这将无需为每位患者创建一批定制的 CAR T 细胞。创建“现成”版本 CAR T 疗法的一个例子是使用健康的供体 T 细胞作为疗法的基础。
在这里，研究人员描述了一种替代方法，该方法依赖于诱导多能干细胞衍生的免疫细胞（而不是患者细胞或供体 T 细胞）来建立其通用来源。
测试解决方案：干细胞衍生的 CAR T 细胞
在他们的研究中，研究人员 寻求培养细胞毒性 T 细胞的通用来源，用于 CAR T 等细胞疗法。这些细胞是同种异体的，或者不是来自患者。该团队特别转向诱导多能干细胞来完成这项任务。
诱导多能干细胞是经过重新编程以恢复为未成熟状态的成体细胞。与胚胎干细胞类似，诱导多能细胞可以发育成不同的细胞类型。这种独特的能力意味着，理论上，可以从这些细胞中生长出无限数量的抗原特异性 T 细胞。扩大这些细胞还可以产生大量具有相同遗传特征的克隆。这是测试基因变化的理想选择；研究人员可以制作多个克隆并可靠地比较每次基因编辑所造成的影响。
干细胞的使用总是会带来宿主排斥的风险。当患者的身体无法将移植的细胞视为自己的细胞时，就会发生这种称为移植物抗宿主病（GvHD）的现象。免疫系统可能会利用细胞毒性 T 细胞、辅助 T 细胞或自然杀伤细胞等免疫细胞来消除移植物。为了克服这个问题，使用 CRISPR-Cas9 基因编辑从干细胞衍生的 T 细胞中剔除多个基因。
首先，基因B2M被敲除，以消除一种称为人类白细胞抗原 I (HLA-I) 的细胞表面分子的表达。这种去除可以防止宿主细胞毒性 T 细胞产生不需要的免疫反应并杀死干细胞 T 细胞。
其次，基因CIITA被灭活以阻止人类白细胞抗原 II (HLA-II) 的表达。如果没有这种抗原，辅助 T 细胞就不会像平常那样靶向并消除干细胞 T 细胞。
第一个修饰可能会导致自然杀伤细胞的攻击。为了解决这个问题，基因PVR被消除了。这种下调了自然杀伤细胞通常识别和破坏的配体的表达。随着这种配体的消失，干细胞衍生的 T 细胞就可以逃避审查。
结果：肿瘤生长减慢
然后，对经过大量编辑的 T 细胞进行逆转录病毒修饰，使其携带不同的嵌合抗原受体，并在小鼠癌症模型上进行测试。它们的性能与携带嵌合受体的干细胞衍生的 T 细胞进行了比较，但缺乏广泛的基因修饰来防止宿主排斥。
在第一个测试中，T 细胞携带抗 CD19 嵌合受体。CD19 是针对某些淋巴瘤和白血病的传统 CAR T 疗法的常见治疗靶点。这些小鼠在接受编辑或未编辑的 CAR T 细胞注射之前携带白血病或淋巴瘤肿瘤细胞。结果表明，经过大量基因编辑的 CAR T 细胞注射减缓了肿瘤生长，延长了两组小鼠的生存期。这表明经过编辑的 CAR T 细胞对肿瘤有效，而对正常细胞无害。
接下来，T 细胞被修饰以携带抗 CD20 嵌合受体。CD20主要用作CAR T疗法的实验靶标，是抗原CD19的替代品。这里的小鼠携带表达 CD-20 的白血病或淋巴瘤细胞，并接受多个周期的编辑或未编辑的 CAR T 细胞。经过编辑的 CAR T 细胞立即减缓了肿瘤的生长，而未经编辑的替代方案需要 12 天才能显示出类似的效果。这种延迟可能归因于宿主细胞毒性细胞的扩张以抵抗肿瘤。
每次注射后，经过编辑的 CAR T 细胞都比未经编辑的细胞更稳定。作者推测，身体对未经编辑的 T 细胞的排斥程度要高得多。总体而言，经过广泛编辑的 CAR T 细胞在两项测试中均存活并抑制了肿瘤生长。
可能的并发症
这里的通用供体 T 细胞被设计为对免疫系统来说是不可见的。值得注意的是，由于不受控制的细胞生长引起的突变，这些细胞最终可能成为新肿瘤和癌症的来源。
为了分析这种风险，作者对细胞毒性 T 细胞系及其亲本干细胞系进行了全基因组测序，以确定基因组编码区域发生永久性突变的可能性。与所有三个基因组 RNA 靶向序列相比，分析产生了一些单核苷酸变异，其中有 7 个或更多错配碱基对。再加上注射了经过编辑的 CAR T 细胞的小鼠不会产生肿瘤，似乎不太可能发生不需要的基因组突变。
可能还需要将诱导自杀基因整合到嵌合受体中，以进一步降低发生肿瘤的可能性。如果这些细胞对患者构成危险，这将允许它们被故意破坏。诱导性毒性基因的例子包括 Fas 或 Cas9 等分子、单纯疱疹病毒胸苷激酶和截短的表皮生长因子受体。
未来的影响
这项研究挑战了传统的细胞毒性 T 细胞来源方法。CAR T疗法传统上使用患者自身的细胞，但这种方法成本高昂且资源密集。相比之下，诱导多能干细胞可以以患者细胞和供体 T 细胞无法做到的方式进行扩增和克隆。作者证明，他们的干细胞衍生的细胞毒性 T 细胞可以在同种异体移植中存活并抑制小鼠癌症模型中的肿瘤生长。干细胞技术和 CAR T 疗法的这种乐观组合可能会使癌症治疗更接近更理想的现成形式。
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